CN110703397A - 一种光纤远程自动拔插设备及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤远程自动拔插设备，包括箱体，在箱体内设置有配线板，配线板上设置有高密度的光纤连接器阵列，光纤连接器阵列包括多个沿水平方向和竖直方向排布的光纤连接器，光纤连接器的正面用于接入跳纤且背面用于接入进纤或出纤，箱体内且位于配线板的正面设置有三轴机械手，箱体内还设置有用于控制三轴机械手的控制箱，控制箱与远程控制设备连接通信。该设备可接入大容量的光纤线路并能远程操控来切换光纤线路，且该设备结构简单、控制方便、可靠性高、切换速度快；另外，该设备还配有摄像模块，通过摄像模块对拔插动作远程实时监控，以及监视光纤芯是否连接牢固，并保存记录，用于日后的查看和核对。

Description

一种光纤远程自动拔插设备及实现方法

技术领域

本发明涉及一种光纤通信切换装置，更具体地说，它涉及一种光纤远程自动拔插设备及实现方法。

背景技术

随着通信技术的发展，光纤通信已经成为通信物理通道的主流，在光纤传输线路中，一根光缆通常包括多条光纤，在光纤配线架(ODF)或光缆交接箱(光交箱)实现与另一根光缆或终端用户的多条光纤对应连接，ODF或光交箱中的光纤物理通道在应用中会根据连接的需要重新配线，就是重新插拔并对接，也经常会存在人工维护的操作。

传统的ODF或光交箱插拔对接、跳纤(将光纤插头插到目标位置的光纤连接器中)的工作完全由人工完成，即人工根据工单需求，根据位置描述去到ODF或光交箱现场，然后找寻需要维护的光纤，然后人工跳纤，受制于地理位置的分散、人工倒换操作的繁琐等诸多因素影响，在日常生活中这样的人工操作工作量巨大而且费时，维护非常困难。

申请号为201821433984.2的中国专利公开了一种六轴机械控制臂，设于自动光纤交换机中，包括两个三轴机械臂，一个接入面三轴机械臂与一个输出面三轴机械臂；接入面三轴机械臂固定于自动光纤交换机中配线板的接入面一侧；输出面三轴机械臂固定于自动光纤交换机中配线板的输出面一侧；三轴机械臂安装夹持机构，实现光纤跳接。能实现远程控制、智能插拔光纤、可靠性高，降低了维护成本，且维护时效性好。

但是，这种六轴机械控制臂由于采用的是上下两组三轴机械臂，由两组三轴机械臂同时在配线板的两面进行拔插操作，两组三轴机械臂的体积和活动所需空间较大，将其设于光纤交换机中，会占用光纤交换机内过多的空间，由于在现实的光纤交换机应用场合是需要布置在机房内，所以一般都按照600mm(长)*600mm(宽)2200mm(高)的标准尺寸设计，因此配置有如此六轴机械控制臂的光纤交换机内部的配线空间受到严重限制，使得配线板上能够容纳的光纤连接器的数量十分有限，难以满足接入大量光纤的需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光纤远程自动拔插设备及实现方法，其能够满足接入大量光纤的需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种光纤远程自动拔插设备，包括箱体，在箱体内设置有配线板，所述配线板上设置有高密度的光纤连接器阵列，所述光纤连接器阵列包括多个沿水平方向和竖直方向排布的光纤连接器，所述光纤连接器的正面用于接入跳纤且背面用于接入进纤或出纤，所述箱体内且位于配线板的正面设置有三轴机械手，所述箱体内还设置有用于控制三轴机械手的控制箱，所述控制箱包括中央处理模块，还包括与中央处理模块连接的控制卡模块、通信模块和电源模块，所述控制卡控模块用于控制三轴机械手，所述通信模块用于与远程控制设备连接通信。

作为优选方案：所述三轴机械手包括三轴行走机构和与三轴行走机构连接的自动夹，所述自动夹包括壳体、固定夹臂和活动夹臂，所述壳体内部设置有空腔，所述壳体前部开设有与空腔连通的开口，所述空腔内设置有一对竖直的导向杆，所述活动夹臂的后端位于空腔内且其前端从开口穿出，在活动夹臂的后端与导向杆活动套接，所述导向杆上还套设有弹簧，所述活动夹臂具有导磁性，所述空腔内的下部还装有电磁铁，所述电磁铁连接并受控于所述控制卡模块。

作为优选方案：所述配线板的背面划分有进纤插接区和出纤插接区，所述进纤插接区和出纤插接区内均设置有光纤连接器。

作为优选方案：所述配线板的侧边设置有走线槽，走线槽用于供跳纤走线。

作为优选方案：所述三轴机械手上装有摄像头，所述摄像头与所述中央处理模块连接。

作为优选方案：所述光纤连接器包括中空的连接套，所述连接套内部为用于供光纤插头的前端插入的容纳腔，连接套的两端分别为正面接口和背面接口，所述连接套内并位于正面接口处设置有第一限位阶，所述连接套内并位于背面接口处设置有第二限位阶，所述容纳腔内设置有第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜之间留有空间，所述连接套上还设置有穿孔，所述穿孔贯穿连接套并与第一透镜和第二透镜之间的空间连通，所述穿孔内设置有导光件，所述连接套的内壁上设置有凸点，在光纤插头的表面上对应于凸点的部位设置有凹槽，所述凹槽用于供凸点进入。

作为优选方案：所述配线板的正面且位于走线槽与跳纤插接区之间设置有多个支撑板，多个支撑板沿箱体的高度方向间隔排布，支撑板的一端与配线板连接固定，支撑板的另一端伸向配线板前方且该端的端头部位向上翘起。

一种光纤远程自动拔插的实现方法，其特征是，包括以下步骤：

S1.在配线板上划分进纤插接区和出纤插接区，在进纤插接区和出纤插接区内均设置光纤连接器阵列，将主用和备用进纤与进纤插接区内的光纤连接器的背面插接，将主用和备用出纤与出纤插接区内的光纤连接器背面插接，将跳纤的一端与进纤插接区内的光纤连接器的正面插接，并将跳纤的另一端与出纤插接区内的光纤连接器的正面插接，从而利用跳纤将进纤和出纤连通，形成光纤通信线路；

S2.对各个光纤连接器进行编号，将光纤线路信息与光纤连接器编号信息一一对应，在配线板的正面安装三轴机械手，确定三轴机械手在初始位置时的基准坐标，再测得各个被编号的光纤连接器的三维坐标，根据三轴机械手的各个轴的行进速率和光纤连接器的坐标，计算得到三轴机械手运动至该光纤连接器执行拔插操作的控制参数，即得到各个光纤连接器的拔插执行参数；

S3.当某一路信号正在使用的进纤或出纤损坏时，通过远程控制设备向控制箱发送拔插指令，中央处理模块接收到拔插指令后，根据该光纤线路信息确定的正在使用的光纤连接器编号，并自动分配备用光纤连接器，中央处理模块读取当前使用的光纤连接器的拔插执行参数以及所选备用的光纤连接器的拔插执行参数，通过控制指令将两组拔插执行参数发送至控制卡模块，控制卡模块根据前一组拔插控制参数控制三轴机械手使自动夹准确移动至当前使用的光纤连接器处，随后控制卡模块控制三轴机械手将跳纤的插头从该光纤连接器的正面拔出，之后控制卡模块根据后一组拔插执行参数控制三轴机械手运动，使自动夹携带跳纤的插头移动至选定的备用光纤连接器处并插入该光纤连接器的正面，完成线路切换操作。

S4.三轴机械手复位，等待下一次控制指令。

作为优选方案：在S3步骤中，所述控制卡模块对三轴机械手的轴向运动控制是非线性控制的，在执行拔插操作的过程中，当某一轴的行进量即将到达目标量时，控制卡模块会在一定提前量时，降低该轴向的行进速率。

作为优选方案：在S3步骤中还包括对目标光纤连接器的识别确认步骤，该步骤为，在各个光纤连接器处设置识别标签，当控制卡模块控制三轴机械手运动至目标光纤连接器处后，中央处理模块控制摄像头拍摄目标光纤连接器的图像，中央处理模块对图像进行处理，提取图像画面中的识别标签区域，对提取的图像画面进行二值化和锐化处理，从而分辨识别标签中的文字信息，即得到光纤连接器的识别信息，中央处理模块将识别出的光纤连接器识别信息与接收到的光纤连接器编号信息进行比对，从而判断三轴机械手是否准确无误达到目标光纤连接器处。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、相比于现有的自动拔插设备的配线板水平布局方式，本发明的配线板采用竖直布局方式，无需配备多层水平配线板，在竖直的配线板上直接就能排布大量的光纤插座，在占用相同的空间体积情况下，能够接入数倍于传统布局方式的光纤数量，从而能更好地满足现代通信系统的大量光纤接入的需求。

2、与现有的拔插设备所采用的两组三轴机械手结构相比，本发明只采用一组三轴机械手，结构简单、体积更小，可以更好地满足不同的布置环境。

3、与现有的拔插设备所采用的两组三轴机械手结构相比，本发明只采用一组三轴机械手，只需对配线板一面的跳纤进行拔插操作，不像现有的设备，需要同时在配线板的两面进行拔插操作，此外要保证两组三轴机械臂协同工作，控制难度很大，两组机械臂的精确度难以同时把握，设备的可靠性有待提升，本发明控制简单、动作精度更容易把握，可靠性高。

4、本发明对三轴机械手的各个轴方向的行进动作采用非线性控制方式，更好地保证了在各个轴方向的定位精确度，进一步提升设备的可靠性。

5、本发明在三轴机械手上装有摄像头，可以对拔插操作过程全程进行监控和录像记录，方便操作。

附图说明

图1为光纤远程自动拔插设备的正面视图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为光纤远程自动拔插设备的背面视图；

图4为三轴机械手的结构示意图；

图5为图4中的B部放大图；

图6为自动夹的结构示意图；

图7为控制箱的电路原理图；

图8为光纤连接器的结构示意图。

附图标记说明:1、箱体；2、配线板；3、进纤插接区；4、出纤插接区；5、三轴机械手；501、Y轴导轨；502、Y轴驱动电机；503、Y轴丝杠；504、Y轴滑块；505、X轴导轨；506、X轴驱动电机；507、X轴丝杆；508、X轴滑块；509、Z轴导轨；510、Z轴驱动电机；511、Z轴丝杆；512、Z轴滑块；513、自动夹；5131、壳体；5132、空腔；5133、导向杆；5134、弹簧；5135、活动夹臂；5136、穿孔；5137、固定夹臂；5138、开口；5139、电磁铁；514、摄像头；6、控制箱；7、光纤连接器；701、连接套；702、容纳腔；703、第一限位阶；704第二限位阶、705、第一透镜；706、第二透镜；707、凸点；708、插孔；709、导光件；8、光纤插头；801、主体；802、套筒；803、凹槽；9、进纤；10、出纤；11、穿线口；12、走线槽；13、跳纤；14、支撑板。

具体实施方式

参照图1和图2，一种光纤远程自动拔插设备(以下简称拔插设备)，包括箱体1，在箱体1内设置有配线板2，配线板2沿竖直方向设置，在配线板2上设置有高密度的光纤连接器阵列，光纤连接器阵列包括多个沿水平方向和竖直方向排布的光纤连接器7，光纤连接器7的正面和背面均带有供光纤插头插入的接口，光纤连接器7穿过配线板2并被固定在配线板2上，光纤连接器7的两面接口分别位于配线板2的正面和背面，光纤连接器7的正面用于接入跳纤13且后面用于接入进纤9或出纤10。

参照图3，为便于区分进纤9和出纤10，本实施中在配线板2上分有进纤插接区3和出纤插接区4，在进纤插接区3和出纤插接区4内均设置有光纤连接器阵列，进纤插接区3内的光纤连接器7的背面用于插入进纤9的输出端，出纤插接区4内的光纤连接器7的背面用于插入出纤10的输入端。与之对应的是：进纤插接区3内的光纤连接器7的正面用于插接跳纤13的一端，出纤插接区4内的光纤连接器7的正面用于插接跳纤13的另一端。在箱体1的底部开设有穿线口11，穿线口11用于供进纤9和出纤10穿过。

每一路的信号的进纤9和出纤10均配有备用纤，该路信号平时只使用两根进纤9和两根出纤10。所有的进纤9都插接在进纤插接区3内的各个光纤连接器7的背面，所有的出纤10都插接在出纤插接区4内的各个光纤连接器7的背面。正在使用的两根进纤9和两根出纤10分别通过跳纤13连接，形成信号接收线路和信号发送线路，从而构成完整的信号传递回路。当某一路信号正在使用的进纤9或出纤10损坏时，需要将当前损坏回路的跳纤13插头拔出，再将跳纤13插头转移、插入至备用进纤或备用出纤对应的光纤连接器7的正面。

各个光纤线路信息需要与光纤连接器7的编号信息对应起来，这些信息被存储至控制箱内。

如图1所示，在箱体1内且位于配线板2的正面前方设置有三轴机械手5，在配线板2的侧边设置有走线槽12，走线槽12用于供跳纤13走线，走线槽12位于跳纤13插接区的左侧。在箱体1内的顶部设置有用于控制三轴机械手5的控制箱6，三轴机械手5连接并受控于控制箱6。

参照图4和图5，本实施例中的三轴机械手5包括沿箱体1高度方向设置的一对Y轴导轨501,Y轴导轨501的上下两端通过连接板与箱体1侧壁连接固定，在Y轴的上端安装固定有Y轴驱动电机502，在Y轴驱动电机502的下方设置有Y轴丝杠，Y轴丝杆503平行于Y轴导轨501，Y轴丝杆503的上端与Y轴驱动电机502的转轴同轴连接，Y轴丝杆503的下端与Y轴导轨501下端的连接板转动连接，在Y轴导轨501上设置有与之滑动连接的Y轴滑块504，Y轴滑块504上开设有螺纹孔(未示出)，Y轴丝杆503穿过Y轴滑块504的螺纹孔并与之螺纹配合，当Y轴驱动电机502带动Y轴丝杆503转动时，Y轴滑块504将会沿着Y轴导轨501上下运动。

三轴机械手5还包括沿箱体1宽度方向设置的X轴导轨505,X轴导轨505的左右两端分别与两条Y轴导轨501上的Y轴滑块504连接固定，在X轴导轨505的右端装有X轴驱动电机506，X轴驱动电机506与右侧的Y轴滑块504连接固定，X轴导轨505的前方平行设置有X轴丝杆507，X轴丝杆507的右端与X轴驱动电机506的转轴同轴连接固定，X轴丝杆507的左端与左侧的Y轴滑块504转动连接，在X轴导轨505上设置有与之滑动连接的X轴滑块508，X轴滑块508上开设有螺纹孔(未示出)，X轴丝杆507穿过X轴滑块508的螺纹孔并与之螺纹配合，当X轴驱动电机506带动X轴丝杆507转动时，X轴滑块508将会沿着X轴导轨505左右运动。

三轴机械手5还包括沿箱体1厚度方向设置的Z轴导轨509,Z轴导轨509的后端与X轴滑块508连接固定，在Z轴导轨509的后端装有Z轴驱动电机510，Z轴驱动电机510与X轴滑块508连接固定，Z轴导轨509的上方平行设置有Z轴丝杆511，Z轴丝杆511的后端与Z轴驱动电机510的转轴同轴连接固定，Z轴丝杆511的前端与Z轴导轨509前端的限位板转动连接，在Z轴导轨509上设置有与之滑动连接的Z轴滑块512，Z轴滑块512上开设有螺纹孔(未示出)，Z轴丝杆511穿过Z轴滑块512的螺纹孔并与之螺纹配合，当Z轴驱动电机510带动Z轴丝杆511转动时，Z轴滑块512将会沿着Z轴导轨509前后运动。

三轴机械手5还包括自动夹513，参照图6，自动夹513包括壳体5131以及朝壳体5131前方伸出的固定夹臂5137和活动夹臂5135，壳体5131与Z轴滑块512连接固定，壳体5131内部设置有空腔5132，壳体5131前部开设有与空腔5132连通的开口5138，在空腔5132内设置有一对竖直的导向杆5133，导向杆5133的上端和下端分别与空腔5132的顶壁和底壁连接固定，固定夹臂5137与壳体5131前端的下部连接固定，活动夹臂5135的后端位于空腔5132内且其前端从开口5138穿出，开口5138供活动夹臂5135上下活动，在活动夹臂5135的后端开设有一对竖直的穿孔5136，两导向杆5133分别穿过两个穿孔5136，活动夹臂5135可沿导向杆5133上下活动，在导向杆5133上还套设有弹簧5134，弹簧5134的上端与活动夹臂5135的下部抵接，弹簧5134的下端与空腔5132的底壁抵接，弹簧5134处于压缩状态。本实施中的活动夹臂5135为不锈钢材质，其具有导磁性。在空腔5132内的下部还装有电磁铁5139，电磁铁5139与空腔5132的底壁连接固定。当电磁铁5139通电后产生磁吸力，磁吸力吸引活动夹臂5135向下运动，完成夹紧动作，在此过程中弹簧5134压缩储能；当电磁铁5139断电后，磁吸力消失，弹簧5134的弹力驱使活动夹臂5135复位，完成开夹动作。

参照图7，控制箱6包括中央处理模块，还包括与中央处理模块连接的电源模块、通信接口模块和控制卡模块，电源模块用于给控制箱6供电，通信接口模块用于将控制箱6与上位机连接，实现远程控制，X轴驱动电机506、Y轴驱动电机502、Z轴驱动电机510以及电磁铁5139均与控制卡模块连接并受控制卡模块控制。

本实施例中的通信模块为以太网通信模块，在箱体1上设置有RJ45接口，用于插接网线。在其他实施例中，通信模块也可以是无线通信模块或者同时包括有线通信模块和无线通信模块，其中无线通信模块包括WIFI通信模块、ZigBee通信模块、物联卡通信模块中的一种或几种。

该拔插设备，在初始状态下——即未出现光纤损坏，设备正常运行时，三轴机械手5也处于初始状态，在此状态下，Y轴滑块504处于其上限位置，X轴滑块508处于其左限位置，Z轴滑块512处于其后限位置，自动夹513处于打开状态。以此状态下Z轴滑块512或自动夹513上的某一点的坐标作为准基坐标P(X0,Y0,Z0)。

该拔插设备，需要对各个光纤连接器7进行编号，对配线板2正面的各个光纤连接器7的坐标进行测量，并将各个光纤连接器7的编号和坐标信息存储至中央处理模块中。此外还需要根据X轴丝杆507、Y轴丝杆503、Z轴丝杆511每转的行进量，将三轴机械手5的运动至每个光纤连接器7所在处时的X轴、Y轴和Z轴的位移量换算成X轴驱动电机506、Y轴驱动电机502和Z轴驱动电机510的转动圈数，再换算成控制卡模块对于各个电机的控制参数(即分别控制各个电机转几圈)。本实施例中，将各个光纤连接器7对应的控制卡控制参数定义为该光纤连接器7的拔插执行参数。

例如，配线板2正面的某一个光纤连接器7的坐标为C1(X1，Y1，Z1)，将自动夹513移动至该光纤连接器7处时自动夹513在X轴、Y轴和Z轴上的行进量分别为X1-X0、Y1-Y0和Z1-Z0，X轴丝杆507每转一圈的行进量为J，Y轴丝杆503每转一圈的行进量为K，Z轴丝杆511每转一圈的行进量为L，则对应的X轴驱动电机506需要转动(X1-X0)/J圈，Y轴驱动电机502需要转动(Y1-Y0)/K圈，Z轴驱动电机510需要转动(Z1-Z0)/L圈。本实施例中的X轴驱动电机506、Y轴驱动电机502和Z轴驱动电机510均采用伺服电机，其通过脉冲信号控制，控制卡模块每发出M个脉冲信号，驱动电机就转动一圈。

所以，要将自动夹513从初始位置移动至坐标为C1(X1，Y1，Z1)的光纤连接器7处时，控制卡模块需要分别向X轴驱动电机506、Y轴驱动电机502和Z轴驱动电机510发出M(X1-X0)/J个脉冲信号、M(Y1-Y0)/K个脉冲信号以及M(Z1-Z0)/L个脉冲信号。此组脉冲信号数极为该光纤连接器7对应的拔插执行参数。

将控制箱6接入以太网，使其与远程控制设备建立网络连接，可以将多台拔插设备的控制箱6与远程控制设备连接，通过控制箱6的IP地址来区分各台拔插设备。

该光纤拔插设备的工作原理为：当检测到某一台拔插设备包含的光纤线路出现故障时，维护人员通过远程控制设备向该拔插设备发送拔插指令，拔插指令包含当前损坏光纤线路信息，拔插设备接收到拔插指令后，根据该光纤线路信息确定的正在使用的光纤连接器7编号，并自动分配备用光纤连接器7编号。中央处理模块读取当前使用光纤连接器7的拔插执行参数以及所选备用光纤连接器7的拔插执行参数，通过控制指令将两组拔插执行参数发送至控制卡模块，控制卡模块根据前一组拔插控制参数向三轴机械手5的各个驱动电机发出控制脉冲，从而使自动夹513准确移动至当前使用光纤连接器7处，随后控制卡模块向电磁铁5139输出一控制电流信号，此时电磁铁5139得电产生磁吸力，活动夹臂5135向下运动，将跳纤13的插头夹紧，接着控制Z轴驱动电机510反向转动，此时自动夹513着跳纤13的插头向后运动，将跳纤13的插头从当前使用的光纤连接器7正面拔出。之后，控制卡模块根据后一组拔插执行参数控制三轴机械手5运动，使自动夹513携带跳纤13的插头移动至选定的备用光纤连接器7处，再控制自动夹513向前运动，将跳纤13的插头插入备用光纤连接器7的正面，接着控制卡模块停止向电磁铁5139输出控制电流，电磁铁5139失电，自动夹513开夹，控制卡模块控制三轴机械手5回到初始位置，完成光纤线路的自动切换。

值得一提的是：本实施例中，控制卡模块对驱动电机的控制是非线性控制的。具体来说,在执行拔插操作的过程中，当某一轴的行进量即将到达目标量时，控制卡模块会在一定提前量时，降低向该轴驱动电机发送控制脉冲信号的频率，从而使该轴的行进速度降低，避免因行进速度过快导致行进量超过目标量，保证了自动夹513在各个轴方向的定位精确度，防止出现定位不准的情况。

如图2所示，本实施例中，还在配线板2的正面且位于走线槽12与跳纤13插接区之间设置有多个支撑板14，多个支撑板14沿箱体1的高度方向间隔排布，支撑板14的一端与配线板2连接固定，支撑板14的另一端伸向配线板2前方且该端的端头部位向上翘起。

跳纤13向走线槽12埋线时，会有弯曲转折部，弯曲转折部刚好被支撑板14承托，从而可以防止跳纤13下坠，保持走线的整洁美观。

如图5所示，本实施例中，还在三轴机械手5上装有摄像头514，摄像头514与自动夹513的壳体5131连接固定，在其他实施例中摄像头514也可以与Z轴滑块512连接固定。摄像头514带有补光灯，摄像头514与中央处理模块连接。在执行自动拔插操作的过程中，摄像头514拍摄操作视频画面，将视频数据发送至中央处理模块，中央处理模块对视频数据进行处理后将视频数据上传至远程控制设备，维护人员在远程操作时可以看到实时视频画面，便于维护。

在其他实施例中，光纤连接器7可以直接采用市面上已有的光纤连接器。

参照图8，本实施例中，光纤连接器7包括中空的连接套701，连接套701内部为用于供光纤插头的前端插入的容纳腔702，连接套701的两面均为接口，在连接套701内并位于正面接口处设置有第一限位阶703，第一限位阶703用于与光纤插头的主体的端面抵接，从而对光纤插头限位；在连接套701内并位于背面接口处设置有第二限位阶704，第二限位阶704用于与光纤插头的主体的端面抵接，从而对光纤插头限位。在容纳腔702内设置有第一透镜705和第二透镜706，第一透镜705和第二透镜706分别用于与跳纤13插头的套筒802的端面和进纤9(或出纤10)的套筒802的端面对接，第一透镜705和第二透镜706之间留有空间。在连接套701还设置有穿孔708，穿孔708贯穿连接套701并与第一透镜705和第二透镜706之间的空间连通，在穿孔内708设置有一导光件709，导光件709为透明塑料材质或玻璃材质。在连接套701的内壁上设置有凸点707，在光纤插头的主体801上对应于凸点707的部位设置有凹槽803，凹槽803用于供凸点707进入。当光纤插头8插入光纤连接器7内时，凸点707进入凹槽803内，从而将光纤插头8锁定。

该光纤连接器7的工作原理为：将跳纤的插头插入光纤连接器7的正面接口内，将进纤(或出纤)的插头插入光纤连接器7的背面接口内，当进纤(或出纤)正常工作时，进纤将光信号传送至第二透镜706，第二透镜706对光进行准直，使之变为平行光，平行光再照射到第一透镜705上，由第一透镜705对平行光进行汇聚，再将汇聚后的光传递至跳纤，从而实现光信号的传递。在光线从第二透镜706照射到第一透镜705的过程中，第一透镜705和第二透镜706之间会被照亮，会有少量光线照射到导光件709，使导光件709微微变亮。由于自动拔插设备内相对比较黑暗，用户可以在光纤连接器7外看到发出光亮的导光件709。

维护人员在远程操控三轴机械手动作时，可以控制摄像头拍摄各个光纤连接器7上的导光件，通过导光件是否发亮判断光纤通信线路是否正常工作，可以实现远程巡检。

另外，本实施例中，为确保三轴机械手准确找到目标光纤连接器7，还在配线板2的正面且位于各个光纤连接器7所在的部位贴有识别标签(图中未示出)，各个识别标签的信息预先编辑并保存在控制箱6内。当控制卡模块控制三轴机械手5运动至目标光纤连接器7处后，中央处理模块向控制卡发送中断指令，此时三轴机械手5不执行Z轴的动作和夹紧动作，同时中央处理模块控制摄像头514拍摄目标光纤连接器7的图像，中央处理模块对图像进行处理，提取图像画面中的识别标签区域，对提取的图像画面进行二值化和锐化处理，从而分辨识别标签中的文字信息，即得到光纤连接器7的识别信息，中央处理模块将识别出的光纤连接器7识别信息与接收到的光纤连接器7编号信息进行比对，从而判断三轴机械手5是否准确无误达到目标光纤连接器7处，避免拔错跳纤，确保万无一失。当识别确认无误后，中央处理模块向控制卡模块发送控制指令，控制卡模块控制三轴机械手5执行Z轴的动作和夹紧动作；若识别不成功，则控制箱控制三轴机械手5复位，完成初始化后重新执行该次拔插任务。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光纤远程自动拔插设备，包括箱体，在箱体内设置有配线板，其特征是：所述配线板上设置有高密度的光纤连接器阵列，所述光纤连接器阵列包括多个沿水平方向和竖直方向排布的光纤连接器，所述光纤连接器的正面用于接入跳纤且背面用于接入进纤或出纤，所述箱体内且位于配线板的正面设置有三轴机械手，所述箱体内还设置有用于控制三轴机械手的控制箱，所述控制箱包括中央处理模块，还包括与中央处理模块连接的控制卡模块、通信模块和电源模块，所述控制卡控模块用于控制三轴机械手，所述通信模块用于与远程控制设备连接通信。

2.根据权利要求1所述的光纤远程自动拔插设备，其特征是：所述三轴机械手包括三轴行走机构和与三轴行走机构连接的自动夹，所述自动夹包括壳体、固定夹臂和活动夹臂，所述壳体内部设置有空腔，所述壳体前部开设有与空腔连通的开口，所述空腔内设置有一对竖直的导向杆，所述活动夹臂的后端位于空腔内且其前端从开口穿出，在活动夹臂的后端与导向杆活动套接，所述导向杆上还套设有弹簧，所述活动夹臂具有导磁性，所述空腔内的下部还装有电磁铁，所述电磁铁连接并受控于所述控制卡模块。

3.根据权利要求1所述的光纤远程自动拔插设备，其特征是：所述配线板的背面划分有进纤插接区和出纤插接区，所述进纤插接区和出纤插接区内均设置有光纤连接器。

4.根据权利要求1所述的光纤远程自动拔插设备，其特征是：所述配线板的侧边设置有走线槽，走线槽用于供跳纤走线。

5.根据权利要求1所述的光纤远程自动拔插设备，其特征是：所述三轴机械手上装有摄像头，所述摄像头与所述中央处理模块连接。

6.根据权利要求1所述的光纤远程自动拔插设备，其特征是：所述光纤连接器包括中空的连接套，所述连接套内部为用于供光纤插头的前端插入的容纳腔，连接套的两端分别为正面接口和背面接口，所述连接套内并位于正面接口处设置有第一限位阶，所述连接套内并位于背面接口处设置有第二限位阶，所述容纳腔内设置有第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜之间留有空间，所述连接套上还设置有穿孔，所述穿孔贯穿连接套并与第一透镜和第二透镜之间的空间连通，所述穿孔内设置有导光件，所述连接套的内壁上设置有凸点，在光纤插头的表面上对应于凸点的部位设置有凹槽，所述凹槽用于供凸点进入。

7.根据权利要求4所述的光纤远程自动拔插设备，其特征是：所述配线板的正面且位于走线槽与跳纤插接区之间设置有多个支撑板，多个支撑板沿箱体的高度方向间隔排布，支撑板的一端与配线板连接固定，支撑板的另一端伸向配线板前方且该端的端头部位向上翘起。

8.一种光纤远程自动拔插的实现方法，其特征是，包括以下步骤：

S1.在配线板上划分进纤插接区和出纤插接区，在进纤插接区和出纤插接区内均设置光纤连接器阵列，将主用和备用进纤与进纤插接区内的光纤连接器的背面插接，将主用和备用出纤与出纤插接区内的光纤连接器背面插接，将跳纤的一端与进纤插接区内的光纤连接器的正面插接，并将跳纤的另一端与出纤插接区内的光纤连接器的正面插接，从而利用跳纤将进纤和出纤连通，形成光纤通信线路；

S2.对各个光纤连接器进行编号，将光纤线路信息与光纤连接器编号信息一一对应，在配线板的正面安装三轴机械手，确定三轴机械手在初始位置时的基准坐标，再测得各个被编号的光纤连接器的三维坐标，根据三轴机械手的各个轴的行进速率和光纤连接器的坐标，计算得到三轴机械手运动至该光纤连接器执行拔插操作的控制参数，即得到各个光纤连接器的拔插执行参数；

S3.当某一路信号正在使用的进纤或出纤损坏时，通过远程控制设备向控制箱发送拔插指令，中央处理模块接收到拔插指令后，根据该光纤线路信息确定的正在使用的光纤连接器编号，并自动分配备用光纤连接器，中央处理模块读取当前使用的光纤连接器的拔插执行参数以及所选备用的光纤连接器的拔插执行参数，通过控制指令将两组拔插执行参数发送至控制卡模块，控制卡模块根据前一组拔插控制参数控制三轴机械手使自动夹准确移动至当前使用的光纤连接器处，随后控制卡模块控制三轴机械手将跳纤的插头从该光纤连接器的正面拔出，之后控制卡模块根据后一组拔插执行参数控制三轴机械手运动，使自动夹携带跳纤的插头移动至选定的备用光纤连接器处并插入该光纤连接器的正面，完成线路切换操作。

S4.三轴机械手复位，等待下一次控制指令。

9.根据权利要求8所述的光纤远程自动拔插的实现方法，其特征是：在S3步骤中，所述控制卡模块对三轴机械手的轴向运动控制是非线性控制的，在执行拔插操作的过程中，当某一轴的行进量即将到达目标量时，控制卡模块会在一定提前量时，降低该轴向的行进速率。

10.根据权利要求8所述的光纤远程自动拔插的实现方法，其特征是：在S3步骤中还包括对目标光纤连接器的识别确认步骤，该步骤为，在各个光纤连接器处设置识别标签，当控制卡模块控制三轴机械手运动至目标光纤连接器处后，中央处理模块控制摄像头拍摄目标光纤连接器的图像，中央处理模块对图像进行处理，提取图像画面中的识别标签区域，对提取的图像画面进行二值化和锐化处理，从而分辨识别标签中的文字信息，即得到光纤连接器的识别信息，中央处理模块将识别出的光纤连接器识别信息与接收到的光纤连接器编号信息进行比对，从而判断三轴机械手是否准确无误达到目标光纤连接器处。

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